虚拟演播室的原理
虚拟演播室的原理，主持人一般是在呈 “U”型或“L”型的蓝箱里做着各种表演，实际的、或 “真实”的前景摄像机对其进行拍摄，背景图像大都是三维立体图，由制作人员预先用计算机生成，前景与背景图像在传输或录制过程中混合。这种合成图像的制作方式即被称为 “虚拟”，这种图像摄录系统也被称为“虚拟摄像机”。

与传统的蓝幕色键技术截然不同的是，虚拟演播室技术中的真实摄像机（前景图像）与虚拟摄像机（产生背景图像）始终保持同步互锁，为此，我们必须对真实摄像机的一些参数进行确定：1、蓝幕背景的X、Y、Z坐标值；2、摄像机的俯仰、摇移以及可旋转角度的数值；3、镜头的焦距和聚焦。然后，真实摄像机的所有上述参数都被送入计算机进行分析，系统对与前景图像相关的虚拟背景图像发出控制指令。最后，录有表演者和真实道具的前景图像与计算机生成的背景图像在色键控制器里合成为一幅画面，传送到视频切换台输出。

虚拟演播室系统可分解为三个部分：

1 、摄像机跟踪部分

　　摄像机在拍摄过程中有平移X、纵移Y、景深Z、水平角、俯仰角、镜头变焦 Z00M ，聚焦FOCUS等变化，这些参数的改变会引起拍摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，图形工作站必须根据这些参数不断调整三维视图。而摄像机跟踪部分的作用正是用来拾取摄像机的位置信息和运动数据，实时的跟踪真实摄像机，以保证前景与计算机背景 “联动”。目前虚拟演播室的摄像机跟踪定位系统主要有以下二种方式：

(1) 图形识别方式

　　该方式需要把一个精确的网格图案以两种不同的蓝色绘制于蓝背景上，通过摄像机识别这种图案并与计算机跟踪软件预先确定的网格模型进行对比，以确定物体与虚拟背景的透视关系及距离。图形识别方式的优点是对摄像机不加限制，也给予摄像师最大的自由度。缺点是要对所拍画面进行复杂的大量的数据计算，会造成较大的延时；由于只有当被摄画面包含一定数量的网格时才能进行测量计算，使主持人的活动范围受到一定的限制；为了精确跟踪计算，必须保持用于识别背景网格始终清晰，这使得摄像机景深范围受到限制，无法拍摄特写镜头；由于背景采用深浅两种蓝色，对灯光布置的要求比较严格，而且要使用较高质量的色键进行抠像。

(2) 机械传感方式

　　这种方式通过安装在摄像机各部分的机械传感器来获取各种信息参数，参数信息通过一些串行接口类型如RS232或 RS422传送给计算机。机械传感的方式可以弥补图形识别方式的不足，但其缺点是摄像机位置必须固定，每换一个位置都要重新进行定位调整，需要投入更多的资金购置额外的设备。

2 、计算机虚拟场景生成部分
虚拟演播室的场景是计算机绘制的图形，计算机绘图有二维和三维之分，因而虚拟场景也有二维和三维之分，二维场景没有厚度，只是一个平面图形，所以二维虚拟场景只能作为背景平面，出现在真实人物的后面，而三维虚拟场景中的景物具有 Z方向的厚度，是立体的。
以背景中的一个长方体为例，长方体是一种六面体，其底面和背面一般是看不见的。然而随拍摄角度的不同，有可能看见其正面，侧面和顶面。因此在计算机中，其正面、侧面和顶面的图像都分解为像素的形式，保存在存储器中，当摄像机处于任意的角度位置时，计算机即进行计算，获得相应的画面。同时，三维的场景中，虚拟景物既能作为真实人物的前景出现，也能作为背景出现，并且真实人物还能围绕虚拟景物运动。
当然还必须进一步考虑许多细节问题，比如灯光和阴影，当摄像机改变其位置时，根据照明条件，阴影部分将发生相应的变化，背景画面应该能够反映出这种变化。

3 、视频合成部分。
虚拟演播室系统视频合成的基本技术是 “抠像”技术，摄像机拍摄的真实人物和景物通过抠像处理，与计算机生成的虚拟场景合成一个画面。

工作中的键控技术（抠像）

(1) 色键和“距离键”技术

　　传统的 “抠像”技术一般是通过色键抠蓝（也不完全是蓝色）来完成的，而目前一种新的抠像技术—“距离键”技术改变了我们对“抠像”技术的认识，它的工作原理是在摄像机镜头上加装红外线发射器和接收器，红外线遇到物体发生反射，物体到摄像机的距离不同，发射和接收反射的时间间隔就不一样，那么就可以以此作为键控信号来控制开关的开通与截止而进行抠像。

(2) 深度键技术

　　在处理演员在虚拟场景中的位置方面，原先使用的是“ 分层级”深度键技术，在这种情况下，物体被分别归类到数目有限的几个深度层中，因此演员在虚拟场景中的位置无法连续变化。而在目前出现的“ 像素级”深度键技术中，构成虚拟场景的每一个像素都有相应的
Z轴深度值，因此演员在虚拟场景中的位置可以连续变化。使用这种技术后，虚拟物体、真实物体及表演者可在节目中动态地相互遮挡，从而增加了虚拟场景的真实感。